数据库原理

数据库原理 知识量:8 - 33 - 100

6.3 数据库并发控制><

事务及并发控制的基本概念- 6.3.1 -

事务是用户定义的一个数据操作序列,这些操作可以作为一个完整的工作单元,要么全部执行,要么全部不执行,是数据库的一个不可分割的工作单位。事务具有原子性,即事务是数据库的逻辑工作单位,事务中包括的操作要么全部做,要么全部不做。并发控制机制的任务是对并发操作进行正确调度、保证事务的隔离性以及保证数据库的一致性。并发访问可能出现的问题包括丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。

并发控制是数据库管理系统中的重要技术之一,用于处理多个用户或应用程序同时对数据库进行访问和修改的情况。并发控制的目标是确保多个并发执行的程序能够正确地共享数据库资源,避免出现数据不一致或冲突的情况。

在并发控制中,需要解决的主要问题是资源争用和死锁。资源争用是指多个事务同时请求访问同一资源的情况,而死锁是指两个或多个事务相互之间形成的一种僵局,每个事务都在等待其他事务释放资源,导致所有事务都无法继续执行。

为了解决这些问题,数据库管理系统提供了各种并发控制的机制和算法,包括锁、时间戳、乐观锁等。其中,锁是最常用的机制之一,通过锁定资源来防止其他事务并发访问或修改资源,从而避免数据不一致或冲突的情况。

封锁及封锁协议- 6.3.2 -

封锁是数据库管理系统中的一种机制,用于控制多个事务对数据库的并发访问,防止出现数据不一致或冲突的情况。封锁协议则是为了保证封锁的正确性和有效性而制定的一系列规则和约定。

封锁协议包括以下几种类型:

一级封锁协议:事务T在修改数据R之前必须加上X锁,直到事务结束的时候才释放。这样可以防止丢失修改,并保证事务T是可恢复的。

二级封锁协议:在一级封锁协议的基础上,加上事务T读取R之前必须先对其加上S锁,读完后立即释放S锁。这样可以防止丢失修改和读“脏”数据。

三级封锁协议:在一级封锁协议的基础上,加上事务T读取R之前必须先对其加上S锁,直到事务结束才释放S锁。这样可以防止丢失修改、读“脏”数据,不可重复读。

此外,还有两段锁协议,是指所有的事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。这样可以保证并发操作的可串行化,即通过并发控制,使得并发执行的事务结果与某个串行执行的事务结果相同。

封锁出现的问题及解决方法- 6.3.3 -

封锁是数据库管理系统中的一种机制,用于控制多个事务对数据库的并发访问,防止出现数据不一致或冲突的情况。然而,封锁也可能会出现一些问题,需要采取相应的解决方法。

  • 死锁:死锁是指两个或多个事务相互之间形成的一种僵局,每个事务都在等待其他事务释放资源,导致所有事务都无法继续执行。解决方法包括死锁检测和解除、死锁预防等。死锁检测和解除可以通过系统自动检测和解除死锁,或者允许用户手动干预来解决。死锁预防可以通过调整事务的执行顺序、增加锁的粒度、使用锁超时等措施来预防死锁的发生。

  • 锁等待和锁升级:当多个事务请求同一资源时,可能会出现锁等待的情况,即一个事务等待另一个事务释放资源。如果等待时间过长,可能会导致锁升级,即原本请求低级别锁的事务升级为请求更高级别的锁,这可能会导致更多的资源被锁定,影响并发性能。解决方法包括优化事务的执行顺序、使用更细粒度的锁、增加锁的持有时间等。

  • 锁冲突:当多个事务请求不同资源时,可能会出现锁冲突的情况,即一个事务持有的锁与另一个事务请求的锁存在冲突。这会导致事务被阻塞,影响并发性能。解决方法包括优化事务的逻辑、减少事务的持有时间和请求锁的粒度等。

  • 性能问题:过多的锁会导致数据库的性能下降,因为每个事务都需要等待其他事务释放资源。解决方法包括优化数据库的结构和查询语句、使用索引等,以提高数据库的读写速度和并发性能。